沸腾传热是一种高效的热量传递方式，临界热流密度（CHF）是制约核能系统设计和危及系统安全的界限。深入研究沸腾传热的物理机理，强化CHF不仅具有重要的学术价值，也具有良好的经济效益和社会效益。在核能领域，堆内熔融物滞留压力容器外部冷却（IVR-ERVC）策略下压力容器表面的沸腾传热现象是沸腾传热及强化实验研究的重点。本项目将从沸腾传热气泡识别及气泡动力学研究、临界热流密度强化实验及理论研究、流动沸腾及临界热流密度数值模拟研究三个方面，对沸腾传热的物理机理与CHF强化方法进行研究。

（1）沸腾传热气泡识别及气泡动力学研究

实现气泡识别和气泡追踪预测，观测气泡数量和尺寸分布；采用数字图像处理技术和卷积神经网络技术进行气泡识别；采用运动追踪技术，对气泡进行追踪计数；利用数字图像处理技术对气泡进行分析。

（2）临界热流密度强化实验及理论研究

设计搭建池沸腾实验系统，完成碳复合材料的CHF实验测试；采用高速相机拍摄气泡；采用SEM测量加热器表面形貌；探索CHF的物理机理模型。

（3）流动沸腾及临界热流密度数值模拟研究

对压力容器外壁面流动沸腾进行仿真模拟，获取流动沸腾特性；进行敏感性分析并与实验数据对比，获得具有较高准确性的CHF数值模型；探讨各个物理参数对CHF的影响。

在沸腾传热气泡识别及气泡动力学研究方面，设计了一套气泡参数识别追踪算法，能够实现对气泡直径的统计和位置追踪。研究发现，过冷池沸腾气泡有两种行为模式；气泡产生速率与热流密度有线性关系；在常压过冷池沸腾中，壁面过热度不是气泡脱离的主导因素。

在临界热流密度强化实验及理论研究方面，开展池沸腾实验，得到了不同过冷度条件下碳复合材料的电阻和热流密度，分别采用高速摄像机和SEM获得了气泡图像与碳复合材料表面形貌图像。解释了CHF强化的物理机理，对界面分离模型进行了修正。

在流动沸腾及临界热流密度数值模拟研究方面，研究了IVR-ERVC条件下的流动沸腾CHF与参数分布情况、进行参数敏感性分析并开展系统分析。得出了CHF对各模型参数的敏感度，并探讨了入口过冷度、入口流量等参数对于CHF的影响。